Метаболизм белков и аминокислот

1. МЕТАБОЛИЗМ БЕЛКОВ И АМИНОКИСЛОТ

2.

Ряд аминокислот, поступающих в клетки и
образующихся в процессе внутриклеточного
протеолиза вовлекаются в биосинтез белка.
Остальные подвергаются катаболизму.
Основными катаболическими превращениями
аминокислот являются:
• декарбоксилирование;
• дезаминирование;
• трансаминирование (переаминирование).

3.

ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЕ АМИНОКИСЛОТ
Продуктами декарбоксилирования
аминокислот являются биогенные амины:
• гистамин (продукт декарбоксилирования
гистидина),
• кадаверин (из лизина),
• -аминомасляная кислота (из глутамата),
• дофамин (из тирозина),
• серотонин (из окситрипрофана) и др.

4.

Декарбоксилирование аминокислот
необратимый ферментативный процесс,
катализируемый декарбоксилазами
аминокислот.
Кофактор декарбоксилаз аминокислот –
пиридоксальфосфат – производное
витамина В6.

5.

ДЕЗАМИНИРОВАНИЕ АМИНОКИСЛОТ
Дезаминирование аминокислот – отщепление
α-аминогруппы – может происходить
различными путями:
восстановительное,
гидролитическое,
внутримолекулярное,
окислительное.
Основным типом является окислительное
дезаминирование.

6.

Окислительное дезаминирование катализируется:
- НАД-зависимыми дегидрогеназами
аминокислот;
- ФАД (ФМН)-зависимыми оксидазами
аминокислот.
Продукты окислительного дезаминирования –
α-кетокислоты.

7.

COOH
COOH
CH
NH2
+ НАД+
+ Н2О
O
+ НАДН + H+ + NH3
R
R
-аминокислота
-кетокислота
COOH
COOH
CH
C
NH2
+ ФАД + Н2О
C
O
+ ФАДН2 + NH3
R
R
-аминокислота
-кетокислота
ТРАНСАМИНИРОВАНИЕ АМИНОКИСЛОТ

8.

ТРАНСАМИНИРОВАНИЕ АМИНОКИСЛОТ
Трансаминирование (переаминирование)
аминокислот – реакция межмолекулярного
переноса аминогруппы от -аминокислоты
на -кетокислоту без промежуточного
образования аммиака.
Ферменты: аминотрансферазы
(трансаминазы)
Кофактор: пиридоксальфосфат
(производное витамины В6)

9.

COOH
COOH
CH
R1
NH2
-аминокислота
α-аминок-таs
+
C
R2
COOH
O
-кетокислота
α-кеток-таs
C
COOH
O
R1
α-кеток-тар
+
CH
NH2
R2
α-аминок-тар

10.

Аммиак, образующийся при дезаминировании,
используется:
• для синтеза заменимых аминокислот –
восстановительное аминирование;
• для синтеза азотсодержащих соединений.
Избыточный аммиак – продукт катаболизма –
должен быть инактивирован и выведен
из организма.

11.

ТИПЫ АЗОТИСТОГО ОБМЕНА
в зависимости от формы выведения аммиака
Аммониотелический тип у водных
животных. Конечный продукт – аммиак,
выделяющийся непосредственно в воду.
Уреотелический тип у наземных
позвоночных. Конечный продукт – мочевина.
Урикотелический тип у рептилий и
птиц. Конечный продукт – мочевая кислота.

12.

БИОСИНТЕЗ ГЛУТАМИНА
Биосинтез глутамина (и аспарагина) – наиболее
распространенный путь первичного связывания и
обезвреживания аммиака в организме.
Глутамин – нетоксичная форма транспортировки и
хранения аммиака.

13.

Фермент: глутаминсинтетаза
NH2
NH2
CH
C
H2
C
H2
COOH
C
OH + NH3 + АТФ
O
NH2
CH
C
H2
C
H2
COOH
глутамин
C
O
C
H2
C
H2
COOH
глутаминовая кислота
+ АТФ
CH
NH2
+ АТФ + Фн
глутамин

14.

ОРНИТИНОВЫЙ ЦИКЛ МОЧЕВИНООБРАЗОВНИЯ
Синтез мочевины происходит в печени.
Донор азота только аммиак (а не амины и другие
азотсодержащие соединения).
Суммарное уравнение мочевинообразования
СО2 + NH3 + аспартат + 3АТФ + 2Н2О
мочевина + фумарат + 2АДФ +АМФ + 2Фн + ФФн

15. БИОСИНТЕЗ АМИНОКИСЛОТ

Аминокислоты, образующиеся при гидролизе
белков:
2/3 расходуются на синтез белка;
1/3 катаболизируются.
Т.е. 1/3 аминокислот должна синтезироваться вновь.

16.

БИОСИНТЕЗ ЗАМЕНИМЫХ АМИНОКИСЛОТ
Заменимые аминокислоты:
ала, асн, асп,гли, глн, глу, про, сер, тир, цис
Незаменимые аминокислоты:
вал, иле, лей, лиз, мет, тре, три, фен, арг, гис
Углеродный скелет образуется из промежуточных
метаболитов:
гликолиза,
пентозомонофосфатного пути
цикла Кребса.

17.

Метаболитыпредшественники
3-Фосфоглицерат
Фосфоенолпируват
Пируват
α-Кетоглутарат
Оксалоацетат
Рибозо-5-фосфат
Эритрозо-4-фосфат
аминокислоты
Серин → цистеин, глицин
Фенилаланин, триптофан →
тирозин
Аланин, валин, лейцин
Глутамат → аргинин,
глутамин, пролин
Аспартат → аспарагин,
лизин, метионин, треонин
Метионин → цистеин
Треонин → изолейцин
Гистидин
Фенилаланин, триптофан →
тирозин

18.

Пути синтеза:
прямое аминирование α-кетокислот или
ненасыщенных карбоновых кислот;
переаминирование;
взаимопревращение аминокислот.